一種直接熱還原連續(xù)制備金屬銩的方法
【專利摘要】一種直接熱還原連續(xù)制備金屬銩的方法，屬于有色金屬冶金【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明的制備方法具體包括：將Tm2O3、Al、CaO或MgO作為原料，其中還原劑為Al可以用Ca或Si質(zhì)量含量75％的Si-Fe合金代替，經(jīng)過(guò)配料造球，然后將球團(tuán)在流動(dòng)的惰性氣體或氮?dú)鈿夥罩羞M(jìn)行高溫還原反應(yīng)，最后將由高溫還原爐中流動(dòng)的惰性載氣或氮?dú)鈹y帶出來(lái)的高溫銩蒸汽冷凝，得到金屬銩。本發(fā)明方法采用了“相對(duì)真空”手段，取消了真空系統(tǒng)以及真空還原罐，實(shí)現(xiàn)了金屬銩的連續(xù)生產(chǎn)，縮短了還原周期，提高了生產(chǎn)效率，金屬銩的回收率可達(dá)97％以上；能耗顯著降低，是一種低成本制備金屬銩的節(jié)能型綠色新工藝；且操作簡(jiǎn)單，設(shè)備更簡(jiǎn)單要求低，降低了設(shè)備投資及操作成本。
【專利說(shuō)明】一種直接熱還原連續(xù)制備金屬銩的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于有色金屬冶金【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種直接熱還原連續(xù)制備金屬銩的 方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 銩（Tm)元素是1879年瑞典的克利夫發(fā)現(xiàn)的，并以斯堪迪那維亞（Scandinavia) 的舊名Thule命名為錢（Thulium)。
[0003] 目前，銩用作醫(yī)用輕便X光機(jī)射線源，銩在核反應(yīng)堆內(nèi)輻照后產(chǎn)生一種能發(fā)射X射 線的同位素，可用來(lái)制造便攜式血液輻照儀上，這種輻射儀能使銩-169受到高中子束的作 用轉(zhuǎn)變?yōu)殇A-170,放射出X射線照射血液并使白血細(xì)胞下降，而正是這些白細(xì)胞引起器官 移植排異反應(yīng)的，從而減少器官的早期排異反應(yīng)。銩元素還可以應(yīng)用于臨床診斷和治療腫 瘤，因?yàn)樗鼘?duì)腫瘤組織具有較高親合性，重稀土比輕稀土親合性更大，尤其以銩元素的親合 力最大。銩在X射線增感屏用熒光粉中做激活劑LaOBr :Br (藍(lán)色），達(dá)到增強(qiáng)光學(xué)靈敏度， 因而降低了 X射線對(duì)人的照射和危害，與以前鎢酸鈣增感屏相比可降低X射線劑量50 %，這 在醫(yī)學(xué)應(yīng)用具有重要現(xiàn)實(shí)的意義。銩還可在新型照明光源金屬鹵素?zé)糇鎏砑觿m3+加入 到玻璃中可制成稀土玻璃激光材料，這是目前輸出脈沖量最大，輸出功率最高的固體激光 材料。Tm 3+也可做稀土上轉(zhuǎn)換激光材料的激活離子。
[0004] 目前，金屬銩主要制備方法是稀土金屬還原蒸餾法，即以稀土鑭（或鈰、鐠、釹）或 鑭鈰合金為還原劑，Tm20 3為原料在低于IPa的真空條件下1100°C以上小于0. 133Pa的真 空條件下高溫還原，然后冷凝、蒸餾分離得到金屬銩。該方法的工藝及設(shè)備較成熟，已工業(yè) 化應(yīng)用。但是該方法存在著生產(chǎn)容量小、銩產(chǎn)品單位產(chǎn)量低，造成需求量快增時(shí)，必須使用 很多臺(tái)還原爐設(shè)備才能滿足需求、引起設(shè)備投資大、作業(yè)繁雜、生產(chǎn)費(fèi)用高和管理不便等問(wèn) 題。同時(shí)該方法以稀土金屬為還原劑，存在著生產(chǎn)成本高等缺點(diǎn)。近年來(lái)開發(fā)出Tm 203高溫 熔鹽電解法、鈣熱還原法制備金屬銪或銪合金，但是以上方法均存在著產(chǎn)品質(zhì)量低、生產(chǎn)效 率低、生產(chǎn)成本高等問(wèn)題，而無(wú)法工業(yè)化應(yīng)用。針對(duì)以上問(wèn)題，為提高金屬銩產(chǎn)量，降低其生 產(chǎn)成本，必須快速開發(fā)金屬銩制備新方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有稀土真空還原-蒸餾法制備金屬銩生產(chǎn)及研究所存在的缺點(diǎn)和不足，本 發(fā)明提出了一種直接熱還原連續(xù)制備金屬銩的方法，即在流動(dòng)的惰性氣體或氮?dú)庵羞M(jìn)行高 溫還原，生成的高溫銩蒸汽被流動(dòng)的惰性氣體或氮?dú)鈹y帶走，冷凝得到金屬銩，本發(fā)明方法 是一種在"相對(duì)真空"條件下，采用鋁熱還原法連續(xù)煉銩方法，實(shí)現(xiàn)了銩的低成本連續(xù)生產(chǎn)， 解決了傳統(tǒng)的稀土真空還原-蒸餾法制備金屬銩所存在能耗高、還原罐壽命短以及生產(chǎn)成 本高等缺陷；本發(fā)明的方法反應(yīng)速度快，還原反應(yīng)時(shí)間低于lh，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了銩的連續(xù)生產(chǎn)。
[0006] -種直接熱還原連續(xù)制備金屬銩的方法，包括球團(tuán)制備、"相對(duì)真空"氣氛中球團(tuán) 連續(xù)還原、高溫錢蒸汽的冷凝等步驟。其中，球團(tuán)制備是指將Tm 203、Al、反應(yīng)助劑CaO或MgO 作為原料，其中還原劑為A1可以用Ca或75Si-Fe合金代替，混合均勻，采用壓輥機(jī)壓制成 球團(tuán)；球團(tuán)在"相對(duì)真空"氣氛中連續(xù)還原是指將球團(tuán)在流動(dòng)的惰性氣氛或氮?dú)庵羞M(jìn)行高溫 還原反應(yīng)，反應(yīng)生成的高溫銩蒸汽立即被流動(dòng)的惰性載氣或氮?dú)鈹y帶走。對(duì)于每一個(gè)反應(yīng) 界面來(lái)講，由于生成的高溫銩蒸汽立即被攜帶離開了反應(yīng)界面，所以對(duì)于反應(yīng)界面上的高 溫銩蒸汽來(lái)講，其分壓一直處于低于latm的負(fù)壓狀態(tài)，即所謂的"相對(duì)負(fù)壓"狀態(tài)。因此，對(duì) 于生成銩蒸汽的還原反應(yīng)界面上的氛圍，就好像一個(gè)密閉的容器抽了真空一樣，稱之為"相 對(duì)真空"或"相對(duì)負(fù)壓，這為反應(yīng)的發(fā)生提供了更充分的熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)條件。銩蒸汽的冷 凝是指將由高溫還原爐中惰性氣體或氮?dú)鈹y帶來(lái)的高溫銩蒸汽快速冷卻，得到金屬銩的過(guò) 程。
[0007] 本發(fā)明直接熱還原連續(xù)制備金屬銩的方法，具體包括以下步驟：
[0008] 步驟1，配料造球：
[0009] 配料：采用如下配料方式（1)?（4)中的一種：
[0010] (1)將 Tm203 : A1 : CaO 按照摩爾比 1 : (2 ?2.4) : (0 ?3)配料；
[0011] ⑵將Tm203 : A1 : MgO按照摩爾比1 : (2?2.4) : 1配料；
[0012] (3)將⑴中的A1和CaO或⑵中的A1和MgO,用Ca代替，其中，Ca的用量用A1 來(lái)確定，1質(zhì)量單位的A1用2. 2倍質(zhì)量單位的Ca代替；
[0013] (4)將⑴或⑵中的A1，用75Si-Fe合金代替，其中，1質(zhì)量單位的A1用1質(zhì)量 單位的75Si-Fe合金代替；
[0014] 造球：將配料混料均勻，在100?250kg/cm2壓力下壓制成球團(tuán)；
[0015] 步驟2,球團(tuán)高溫連續(xù)還原：
[0016] 在流動(dòng)的惰性氣體或氮?dú)鈿夥罩?，氣體流量為5?20L/min，將球團(tuán)連續(xù)加入高溫 還原爐，還原溫度為1000?1700°c，還原時(shí)間為30?90min，得到高溫銩蒸汽，并與惰性氣 體或氮?dú)饣旌显谝黄?，形成高溫混合氣，同時(shí)把還原渣連續(xù)排出高溫還原爐；
[0017] 步驟3,高溫金屬銩蒸汽的冷凝：
[0018] 高溫銩蒸汽通過(guò)流動(dòng)的惰性氣體或氮?dú)鈹y帶出高溫還原爐，通過(guò)密封管路輸送到 冷凝系統(tǒng)進(jìn)行冷凝，得到固體金屬銩。
[0019] 其中，步驟1中造球時(shí)用輥壓機(jī)將配料壓制成塊狀或球狀球團(tuán)；步驟2中的惰性氣 體為純度大于等于99. 95%的高純氬氣；步驟3中的冷凝方法為直接冷凝或霧化冷凝，其中 直接冷凝方法采用循環(huán)水冷冷凝；步驟2或步驟3中的高溫還原爐為中頻感應(yīng)爐或高溫電 阻爐。
[0020] 所述的75Si_Fe合金是為Si質(zhì)量含量為75%的Si-Fe合金。
[0021] 上述步驟中：當(dāng)Tm203 : A1 : CaO按照摩爾比1 : 2 : (0?3)配料造球時(shí)，按照 反應(yīng)式（1)反應(yīng)，化學(xué)計(jì)量比為摩爾比；
[0022] Tm203 (s)+2A1 (1)+xCa0 = 2Tm(g)+Al203 · xCa0(s) (1)
[0023] 反應(yīng)式（1)可存在以下幾種反應(yīng)形式中的一種進(jìn)行反應(yīng)：
[0024] Tm203 (s)+2A1 (1) = 2Tm(g)+Al203(s) (1-1)
[0025] Tm20, (.v) + 2A!(I) + \CaO(s) = 2Tm(g) + \2AI20, CaO(s) (卜之）
[0026] Tm203 (s) +2A1 (1) +Ca0 (s) = 2Tm (g) +Al2〇3 · CaO (s) (1-3)
[0027] Tm-,0-^(s) + 2Al(l) + ^-CaO{s) = 2Tm(g) + \lΑ12Ολ \2CaO{s) (1-4)
[0028] Tm203 (s) +2A1 (1) +3Ca0 (s) = 2Tm (g) +A1203 · 3Ca0 (s) (1-5)
[0029] 當(dāng)Tm203 : A1 : MgO按照摩爾比1 : 2 : 1配料造球時(shí)，按照反應(yīng)式（2)反應(yīng)，化 學(xué)計(jì)量比為摩爾比；
[0030] Tm203 (s) +2A1 (1) +MgO (s) = 2Tm (g) +MgO · A1203 (s) (2)
[0031] 為了保證Tm203的還原效果，配料中還原劑A1實(shí)際配料量比理論量過(guò)量10%? 20%。
[0032] 由于高溫還原反應(yīng)是在流動(dòng)的惰性氣體或氮?dú)鈿夥罩羞M(jìn)行，因此在球團(tuán)反應(yīng)界面 上生成的高溫銩蒸汽立即被流動(dòng)的惰性載氣或氮?dú)鈹y帶走，因此在反應(yīng)界面上對(duì)高溫銩蒸 汽來(lái)講，始終處于一個(gè)分壓遠(yuǎn)低于latm的負(fù)壓狀態(tài)，即所謂的"相對(duì)真空"或"相對(duì)負(fù)壓"。 由于生成的高溫銩蒸汽隨時(shí)被惰性載氣或氮?dú)鈹y帶，將極大地促進(jìn)高溫還原生成銩蒸汽的 反應(yīng)式（1)或反應(yīng)式（2)向右進(jìn)行，極大地提高了 Tm203的還原程度和還原速度，金屬銩的 回收率大于97 %。還原渣直接排出，實(shí)現(xiàn)了金屬銩的連續(xù)生產(chǎn)。
[0033] 本發(fā)明直接熱還原連續(xù)制備金屬銩的方法具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0034] (1)與傳統(tǒng)的稀土熱還原-蒸餾法煉銩技術(shù)相比，本發(fā)明方法采用了"相對(duì)真 空""相對(duì)負(fù)壓"）手段，取消了真空系統(tǒng)以及真空還原罐，實(shí)現(xiàn)了金屬銩的連續(xù)生產(chǎn)；
[0035] (2)由于高溫還原操作是在"相對(duì)真空"條件下進(jìn)行的，本發(fā)明技術(shù)方案的能耗顯 著降低，由于生成的高溫金屬銩蒸汽立即被流動(dòng)的惰性載氣或氮?dú)鈹y帶走，將會(huì)大大促進(jìn) 反應(yīng)（1)或（2)向正方向移動(dòng)，顯著強(qiáng)化了 Tm203還原生成金屬銩的動(dòng)力學(xué)條件，實(shí)現(xiàn)了連 續(xù)生產(chǎn)，縮短了還原周期，提高了生產(chǎn)效率，金屬銩的回收率可達(dá)97%以上，同時(shí)惰性保護(hù) 載氣或氮?dú)饪裳h(huán)利用。因此，本發(fā)明技術(shù)是一種低成本制備金屬銩的節(jié)能型綠色新工藝。
[0036] (3)本發(fā)明技術(shù)與傳統(tǒng)真空還原-蒸餾法相比，本發(fā)明采用A1做還原劑（亦可用 Ca或75Si-Fe合金替代），選擇性添加 CaO來(lái)調(diào)節(jié)Tm203還原的熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)條件，然后 造球，極大地改善了金屬銩生成的可控性。同時(shí)用用Al、Ca或Si-Fe合金作為還原劑，代替 稀土還原劑，極大地降低了金屬銩的生產(chǎn)成本。
[0037] (4)操作簡(jiǎn)單，設(shè)備更簡(jiǎn)單要求低，降低了設(shè)備投資及操作成本。

【具體實(shí)施方式】
[0038] 以下實(shí)施例所采用的Tm203純度（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）大于99. 0 %，CaO和MgO純度（質(zhì)量 分?jǐn)?shù)）大于99. 0%，還原劑A1和Ca的純度大于99. 0%，氬氣為99. 95%的高純氬氣。所使 用的中頻感應(yīng)爐感應(yīng)線圈直徑為220mm。
[0039] 實(shí)施例1
[0040] 采用直接熱還原連續(xù)制備金屬銩的方法，具體包括以下步驟：
[0041] 步驟1，配料造球：
[0042] 配料：將Tm203 : A1按照摩爾比為1 : 2. 2配料；
[0043] 造球：將配料混料均勻，采用輥壓機(jī)在lOOkg/cm2的壓力下壓制成塊狀球團(tuán)；
[0044] 步驟2，球團(tuán)高溫連續(xù)還原：
[0045] 在流動(dòng)的氬氣氣氛中，將球團(tuán)連續(xù)加入中頻感應(yīng)爐，流量為5L/min，還原溫度為 1700°C，還原時(shí)間為30min，得到高溫銩蒸汽，并與氬氣混合在一起，形成高溫混合氣，同時(shí) 把還原渣連續(xù)排出中頻感應(yīng)爐；
[0046] 步驟3,高溫銩蒸汽的冷凝：
[0047] 將高溫銩蒸汽通過(guò)流動(dòng)氬氣流攜帶出中頻感應(yīng)爐，通過(guò)密封管路直接輸送到銩冷 凝罐，進(jìn)行循環(huán)水冷冷凝得到金屬銩，其回收率99. 5%。
[0048] 實(shí)施例2
[0049] 采用直接熱還原連續(xù)制備金屬銩的方法，具體包括以下步驟：
[0050] 步驟1，配料造球：
[0051] 配料：將Tm203 : A1按照摩爾比為1 : 2. 2配料；
[0052] 造球：將配料混料均勻，采用輥壓機(jī)在150kg/cm2的壓力下壓制成球狀球團(tuán)；
[0053] 步驟2,球團(tuán)高溫連續(xù)還原：
[0054] 在流動(dòng)的氬氣氣體流氣氛中，氬氣流量為15L/min，將球團(tuán)連續(xù)加入中頻感應(yīng)爐， 還原溫度為1500°C，還原時(shí)間為60min，得到高溫銩蒸汽，并與氬氣混合在一起，形成高溫 混合氣，同時(shí)把還原渣連續(xù)排出中頻感應(yīng)爐；
[0055] 步驟3,高溫銩蒸汽的冷凝：
[0056] 將高溫銩蒸汽通過(guò)流動(dòng)氬氣流攜帶出堅(jiān)式中頻感應(yīng)爐，通過(guò)密封管路直接輸送到 銩冷凝罐，循環(huán)水冷冷凝得到金屬銩，其回收率99. 2%。
[0057] 實(shí)施例3
[0058] 采用直接熱還原連續(xù)制備金屬銩的方法，具體包括以下步驟：
[0059] 步驟1，配料造球：
[0060] 配料：將Tm203 : A1按照摩爾比為1 : 2. 2配料；
[0061] 造球：將配料混料均勻，采用棍壓機(jī)在250kg/cm2的壓力下壓制成塊狀球團(tuán)；
[0062] 步驟2,球團(tuán)高溫連續(xù)還原：
[0063] 在流動(dòng)的高純氮?dú)鈿怏w流氣氛中，高純氮?dú)饬髁繛?0L/min，將球團(tuán)連續(xù)加入高溫 電阻爐，還原溫度為l〇〇〇°C，還原時(shí)間為90min，得到高溫銩蒸汽，并與高純氮?dú)饣旌显谝?起，形成高溫混合氣，同時(shí)把還原渣連續(xù)排出高溫電阻爐；
[0064] 步驟3,高溫銩蒸汽的冷凝：
[0065] 將高溫銩蒸汽通過(guò)流動(dòng)高純氮?dú)鈿饬鲾y帶出高溫電阻爐，通過(guò)密封管路直接輸送 到銩冷凝罐冷凝得到金屬銩，其回收率99. 4%。
[0066] 實(shí)施例4
[0067] 采用直接熱還原連續(xù)制備金屬銩的方法，具體包括以下步驟：
[0068] 步驟1，配料造球：
[0069] 配料：將Tm203 : A1 : CaO按照摩爾比為1 : 2.2 : 0.5配料；
[0070] 造球：將配料混料均勻，采用輥壓機(jī)在250kg/cm2的壓力下壓制成球狀球團(tuán)；
[0071] 步驟2,球團(tuán)高溫連續(xù)還原：
[0072] 在流動(dòng)的氬氣氣氛中，氬氣流量為20L/min，將球團(tuán)連續(xù)加入中頻感應(yīng)爐，還原溫 度為KKKTC，還原時(shí)間為90min，得到高溫銩蒸汽，并與氬氣混合在一起，形成高溫混合氣， 同時(shí)把還原渣連續(xù)排出中頻感應(yīng)爐；
[0073] 步驟3,高溫銩蒸汽的冷凝：
[0074] 將高溫銩蒸汽通過(guò)流動(dòng)氬氣流攜帶出中頻感應(yīng)爐，通過(guò)密封管路直接輸送到銩冷 凝罐，進(jìn)行循環(huán)水冷冷凝得到金屬銩，其回收率99. 3%。
[0075] 實(shí)施例5
[0076] 采用直接熱還原連續(xù)制備金屬銩的方法，具體包括以下步驟：
[0077] 步驟1，配料造球：
[0078] 配料：將Tm203 : A1 : CaO按照摩爾比為1 : 2.2 : 0.5配料；
[0079] 造球：將配料混料均勻，采用輥壓機(jī)在lOOkg/cm2的壓力下壓制成球狀球團(tuán)；
[0080] 步驟2,球團(tuán)高溫連續(xù)還原：
[0081] 在流動(dòng)的氬氣氣體流氣氛中，氬氣流量為15L/min，將球團(tuán)連續(xù)加入中頻感應(yīng)爐， 還原溫度為1500°C，還原時(shí)間為45min，得到高溫銩蒸汽，并與氬氣混合在一起，形成高溫 混合氣，同時(shí)把還原渣連續(xù)排出中頻感應(yīng)爐；
[0082] 步驟3,高溫銩蒸汽的冷凝：
[0083] 將高溫銩蒸汽通過(guò)流動(dòng)氬氣流攜帶出中頻感應(yīng)爐，通過(guò)密封管路直接輸送到銩冷 凝罐，進(jìn)行循環(huán)水冷冷凝得到金屬銩，其回收率99. 3%。
[0084] 實(shí)施例6
[0085] 采用直接熱還原連續(xù)制備金屬銩的方法，具體包括以下步驟：
[0086] 步驟1，配料造球：
[0087] 配料：將Tm203 : A1 : CaO按照摩爾比為1 : 2.4 : 0.5配料；
[0088] 造球：將配料混料均勻，采用棍壓機(jī)在200kg/cm2的壓力下壓制成球狀球團(tuán)；
[0089] 步驟2,球團(tuán)高溫連續(xù)還原：
[0090] 在流動(dòng)的高純氮?dú)鈿怏w流氣氛中，高純氮?dú)饬髁繛?L/min，將球團(tuán)連續(xù)加入中頻 感應(yīng)爐，還原溫度為1700°C，還原時(shí)間為30min，得到高溫銩蒸汽，并與高純氮?dú)饣旌显谝?起，形成高溫混合氣，同時(shí)把還原渣連續(xù)排出中頻感應(yīng)爐；
[0091] 步驟3,高溫銩蒸汽的冷凝：
[0092] 將高溫銩蒸汽通過(guò)流動(dòng)高純氮?dú)饬鲾y帶出中頻感應(yīng)爐，通過(guò)密封管路直接輸送到 銩冷凝罐，進(jìn)行循環(huán)水冷冷凝得到金屬銩，其回收率99. 6%。
[0093] 實(shí)施例7
[0094] 采用直接熱還原連續(xù)制備金屬銩的方法，具體包括以下步驟：
[0095] 步驟1，配料造球：
[0096] 配料：將Tm203 : A1 : CaO按照摩爾比為1 : 2. 4 : 1配料；
[0097] 造球：將配料混料均勻，采用輥壓機(jī)在200kg/cm2的壓力下壓制成球狀球團(tuán)；
[0098] 步驟2,球團(tuán)高溫連續(xù)還原：
[0099] 在流動(dòng)的氬氣氣體流氣氛中，氬氣流量為20L/min，將球團(tuán)連續(xù)加入中頻感應(yīng)爐， 還原溫度為1000°C，還原時(shí)間為90min，得到高溫銩蒸汽，并與氬氣混合在一起，形成高溫 混合氣，同時(shí)把還原渣連續(xù)排出中頻感應(yīng)爐；
[0100] 步驟3,高溫銩蒸汽的冷凝：
[0101] 將高溫銩蒸汽通過(guò)流動(dòng)氬氣流攜帶出中頻感應(yīng)爐，通過(guò)密封管路直接輸送到銩冷 凝罐，進(jìn)行循環(huán)水冷冷凝得到金屬銩，其回收率99. 5%。
[0102] 實(shí)施例8
[0103] 采用直接熱還原連續(xù)制備金屬銩的方法，具體包括以下步驟：
[0104] 步驟1，配料造球：
[0105] 配料：將Tm203 : A1 : CaO按照摩爾比為1 : 2.4 : 1配料；
[0106] 造球：將配料混料均勻，采用輥壓機(jī)在250kg/cm2的壓力下壓制成球狀球團(tuán)；
[0107] 步驟2,球團(tuán)高溫連續(xù)還原：
[0108] 在流動(dòng)的氬氣氣體流氣氛中，氬氣流量為18L/min，將球團(tuán)連續(xù)加入中頻感應(yīng)爐， 還原溫度為1400°C，還原時(shí)間為60min，得到高溫銩蒸汽，并與氬氣混合在一起，形成高溫 混合氣，同時(shí)把還原渣連續(xù)排出中頻感應(yīng)爐；
[0109] 步驟3,高溫銩蒸汽的冷凝：
[0110] 將高溫銩蒸汽通過(guò)流動(dòng)氬氣流攜帶出中頻感應(yīng)爐，通過(guò)密封管路直接輸送到銩冷 凝罐，進(jìn)行循環(huán)水冷冷凝得到金屬銩，其回收率99. 5%。
[0111] 實(shí)施例9
[0112] 采用直接熱還原連續(xù)制備金屬銩的方法，具體包括以下步驟：
[0113] 步驟1，配料造球：
[0114] 配料：將Tm203 : A1 : CaO按照摩爾比為1 : 2.4 : 1配料；
[0115] 造球：將配料混料均勻，采用輥壓機(jī)在150kg/cm2的壓力下壓制成球狀球團(tuán)；
[0116] 步驟2,球團(tuán)高溫連續(xù)還原：
[0117] 在流動(dòng)的氬氣氣體流氣氛中，氬氣流量為5L/min，將球團(tuán)連續(xù)加入中頻感應(yīng)爐，還 原溫度為1700°C，還原時(shí)間為35min，得到高溫銩蒸汽，并與氬氣混合在一起，形成高溫混 合氣，同時(shí)把還原渣連續(xù)排出中頻感應(yīng)爐；
[0118] 步驟3,高溫銩蒸汽的冷凝：
[0119] 將高溫銩蒸汽通過(guò)流動(dòng)氬氣流攜帶出中頻感應(yīng)爐，通過(guò)密封管路直接輸送到銩冷 凝罐，進(jìn)行循環(huán)水冷冷凝得到金屬銩，其回收率99. 5%。
[0120] 實(shí)施例10
[0121] 采用直接熱還原連續(xù)制備金屬銩的方法，具體包括以下步驟：
[0122] 步驟1，配料造球：
[0123] 配料：將Tm203 : A1 : CaO按照摩爾比為1 : 2.4 : 12/7配料；
[0124] 造球：將配料混料均勻，采用輥壓機(jī)在200kg/cm2的壓力下壓制成球狀球團(tuán)；
[0125] 步驟2,球團(tuán)高溫連續(xù)還原：
[0126] 在流動(dòng)的氬氣氣體流氣氛中，氬氣流量為20L/min，將球團(tuán)連續(xù)加入中頻感應(yīng)爐， 還原溫度為1000°C，還原時(shí)間為90min，得到高溫銩蒸汽，并與氬氣混合在一起，形成高溫 混合氣，同時(shí)把還原渣連續(xù)排出中頻感應(yīng)爐；
[0127] 步驟3,高溫銩蒸汽的冷凝：
[0128] 將高溫銩蒸汽通過(guò)流動(dòng)氬氣流攜帶出中頻感應(yīng)爐，通過(guò)密封管路直接輸送到銩冷 凝罐，進(jìn)行循環(huán)水冷冷凝得到金屬銩鑄錠，其回收率99. 4%。
[0129] 實(shí)施例11
[0130] 采用直接熱還原連續(xù)制備金屬銩的方法，具體包括以下步驟：
[0131] 步驟1，配料造球：
[0132] 配料：將Tm203 : A1 : CaO按照摩爾比為1 : 2.4 : 12/7配料；
[0133] 造球：將配料混料均勻，采用棍壓機(jī)在250kg/cm2的壓力下壓制成球狀球團(tuán)；
[0134] 步驟2,球團(tuán)高溫連續(xù)還原：
[0135] 在流動(dòng)的氬氣氣體流氣氛中，氬氣流量為16L/min，將球團(tuán)連續(xù)加入高溫電阻爐， 還原溫度為1500°C，還原時(shí)間為70min，得到高溫銩蒸汽，并與氬氣混合在一起，形成高溫 混合氣，同時(shí)把還原渣連續(xù)排出高溫電阻爐；
[0136] 步驟3,高溫銩蒸汽的冷凝：
[0137] 將高溫銩蒸汽通過(guò)流動(dòng)氬氣流攜帶出高溫電阻爐，通過(guò)密封管路直接輸送到銩冷 凝罐，進(jìn)行循環(huán)水冷冷凝得到金屬銩，其回收率99. 5%。
[0138] 實(shí)施例12
[0139] 采用直接熱還原連續(xù)制備金屬銩的方法，具體包括以下步驟：
[0140] 步驟1，配料造球：
[0141] 配料：將Tm203 : A1 : CaO按照摩爾比為1 : 2.4 : 12/7配料；
[0142] 造球：將配料混料均勻，采用輥壓機(jī)在150kg/cm2的壓力下壓制成球狀球團(tuán)；
[0143] 步驟2,球團(tuán)高溫連續(xù)還原：
[0144] 在流動(dòng)的氬氣氣體流氣氛中，氬氣流量為7L/min，將球團(tuán)連續(xù)加入中頻感應(yīng)爐，還 原溫度為1700°C，還原時(shí)間為35min，得到高溫銩蒸汽，并與氬氣混合在一起，形成高溫混 合氣，同時(shí)把還原渣連續(xù)排出還原爐；
[0145] 步驟3,高溫銩蒸汽的冷凝：
[0146] 將高溫銩蒸汽通過(guò)流動(dòng)氬氣流攜帶出中頻感應(yīng)爐，通過(guò)密封管路直接輸送到銩冷 凝罐，進(jìn)行循環(huán)水冷冷凝得到金屬銩，其回收率99. 4%。
[0147] 實(shí)施例13
[0148] 采用直接熱還原連續(xù)制備金屬銩的方法，具體包括以下步驟：
[0149] 步驟1，配料造球：
[0150] 配料：將Tm203 : A1 : CaO按照摩爾比為1 : 2.4 : 3配料；
[0151] 造球：將配料混料均勻，采用輥壓機(jī)在150kg/cm2的壓力下壓制成球狀球團(tuán)；
[0152] 步驟2,球團(tuán)高溫連續(xù)還原：
[0153] 在流動(dòng)的氬氣氣體流氣氛中，氬氣流量為20L/min，將球團(tuán)連續(xù)加入中頻感應(yīng)爐， 還原溫度為1000°C，還原時(shí)間為90min，得到高溫銩蒸汽，并與氬氣混合在一起，形成高溫 混合氣，同時(shí)把還原渣連續(xù)排出中頻感應(yīng)爐；
[0154] 步驟3,高溫銩蒸汽的冷凝：
[0155] 將高溫銩蒸汽通過(guò)流動(dòng)氬氣流攜帶出中頻感應(yīng)爐，通過(guò)密封管路直接輸送到銩冷 凝罐，進(jìn)行循環(huán)水冷冷凝得到金屬銩，其回收率99. 4%。
[0156] 實(shí)施例14
[0157] 采用直接熱還原連續(xù)制備金屬銩的方法，具體包括以下步驟：
[0158] 步驟1，配料造球：
[0159] 配料：將Tm203 : A1 : CaO按照摩爾比為1 : 2.4 : 3配料；
[0160] 造球：將配料混料均勻，采用輥壓機(jī)在250kg/cm2的壓力下壓制成球狀球團(tuán)；
[0161] 步驟2,球團(tuán)高溫連續(xù)還原：
[0162] 在流動(dòng)的氬氣氣體流氣氛中，氬氣流量為8L/min，將球團(tuán)連續(xù)加入中頻感應(yīng)爐，還 原溫度為1450°C，還原時(shí)間為65min，得到高溫銩蒸汽，并與氬氣混合在一起，形成高溫混 合氣，同時(shí)把還原渣連續(xù)排出中頻感應(yīng)爐；
[0163] 步驟3,高溫銩蒸汽的冷凝：
[0164] 將高溫銩蒸汽通過(guò)流動(dòng)氬氣流攜帶出中頻感應(yīng)爐，通過(guò)密封管路直接輸送到銩冷 凝罐，進(jìn)行循環(huán)水冷冷凝得到金屬銩，其回收率99. 3%。
[0165] 實(shí)施例15
[0166] 采用直接熱還原連續(xù)制備金屬銩的方法，具體包括以下步驟：
[0167] 步驟1，配料造球：
[0168] 配料：將Tm203 : A1 : CaO按照摩爾比為1 : 2.4 : 3配料；
[0169] 造球：將配料混料均勻，采用輥壓機(jī)在200kg/cm2的壓力下壓制成球狀球團(tuán)；
[0170] 步驟2,球團(tuán)高溫連續(xù)還原：
[0171] 在流動(dòng)的氬氣氣體流氣氛中，氬氣流量為5L/min，將球團(tuán)連續(xù)加入中頻感應(yīng)爐，還 原溫度為1700°C，還原時(shí)間為30min，得到高溫銩蒸汽，并與氬氣混合在一起，形成高溫混 合氣，同時(shí)把還原渣連續(xù)排出中頻感應(yīng)爐；
[0172] 步驟3,高溫銩蒸汽的冷凝：
[0173] 將高溫銩蒸汽通過(guò)流動(dòng)氬氣流攜帶出中頻感應(yīng)爐，通過(guò)密封管路直接輸送到銩冷 凝罐，進(jìn)行循環(huán)水冷冷凝得到金屬銩，其回收率99. 7%。
[0174] 實(shí)施例16
[0175] 采用直接熱還原連續(xù)制備金屬銩的方法，具體包括以下步驟：
[0176] 步驟1，配料造球：
[0177] 配料：將Tm203 : A1 : CaO按照摩爾比為1 : 2.2 : 1配料；
[0178] 造球：將配料混料均勻，采用輥壓機(jī)在250kg/cm2的壓力下壓制成球狀球團(tuán)；
[0179] 步驟2,球團(tuán)高溫連續(xù)還原：
[0180] 在流動(dòng)的氬氣氣體流氣氛中，氬氣流量為12L/min，將球團(tuán)連續(xù)加入中頻感應(yīng)爐， 還原溫度為1350°C，還原時(shí)間為60min，得到高溫銩蒸汽，并與氬氣混合在一起，形成高溫 混合氣，同時(shí)把還原渣連續(xù)排出中頻感應(yīng)爐；
[0181] 步驟3,高溫銩蒸汽的冷凝：
[0182] 將高溫銩蒸汽通過(guò)流動(dòng)氬氣流攜帶出中頻感應(yīng)爐，通過(guò)密封管路直接輸送到射流 霧化器，進(jìn)行霧化冷凝得到金屬銩，其回收率99. 6%。
[0183] 實(shí)施例17
[0184] 采用直接熱還原連續(xù)制備金屬銩的方法，具體包括以下步驟：
[0185] 步驟1，配料造球：
[0186] 配料：將Tm203 : A1 : MgO按照摩爾比為1 : 2. 4 : 1配料；
[0187] 造球：將配料混料均勻，采用棍壓機(jī)在200kg/cm2的壓力下壓制成球狀球團(tuán)；
[0188] 步驟2,球團(tuán)高溫連續(xù)還原：
[0189] 在流動(dòng)的氬氣氣體流氣氛中，氬氣流量為5L/min，將球團(tuán)連續(xù)加入中頻感應(yīng)爐，還 原溫度為1700°C，還原時(shí)間為35min，得到高溫銩蒸汽，并與氬氣混合在一起，形成高溫混 合氣，同時(shí)把還原渣連續(xù)排出中頻感應(yīng)爐；
[0190] 步驟3,高溫銩蒸汽的冷凝：
[0191] 將高溫銩蒸汽通過(guò)流動(dòng)氬氣流攜帶出中頻感應(yīng)爐，通過(guò)密封管路直接輸送到銩冷 凝罐，進(jìn)行循環(huán)水冷冷凝得到金屬銩，其回收率99. 5%。
[0192] 實(shí)施例18
[0193] 采用直接熱還原連續(xù)制備金屬銩的方法，具體包括以下步驟：
[0194] 步驟1，配料造球：
[0195] 配料：將Tm203 : A1 : MgO按照摩爾比為1 : 2. 4 : 1配料；
[0196] 造球：將配料混料均勻，采用輥壓機(jī)在150kg/cm2的壓力下壓制成球狀球團(tuán)；
[0197] 步驟2,球團(tuán)高溫連續(xù)還原：
[0198] 在流動(dòng)的氬氣氣體流氣氛中，氬氣流量為19L/min，將球團(tuán)連續(xù)加入中頻感應(yīng)爐， 還原溫度為1050°C，還原時(shí)間為90min，得到高溫銩蒸汽，并與氬氣混合在一起，形成高溫 混合氣，同時(shí)把還原渣連續(xù)排出中頻感應(yīng)爐；
[0199] 步驟3,高溫銩蒸汽的冷凝：
[0200] 將高溫銩蒸汽通過(guò)流動(dòng)氬氣流攜帶出中頻感應(yīng)爐，通過(guò)密封管路直接輸送到銩冷 凝罐，進(jìn)行循環(huán)水冷冷凝得到金屬銩，其回收率99. 5%。
[0201] 實(shí)施例19
[0202] 采用直接熱還原連續(xù)制備金屬銩的方法，具體包括以下步驟：
[0203] 步驟1，配料造球：
[0204] 配料：將Tm203 : Ca按照摩爾比為1 : 3. 3配料；
[0205] 造球：將配料混料均勻，采用輥壓機(jī)在250kg/cm2的壓力下壓制成球狀球團(tuán)；
[0206] 步驟2,球團(tuán)高溫連續(xù)還原：
[0207] 在流動(dòng)的氬氣氣體流氣氛中，氬氣流量為15L/min，將球團(tuán)連續(xù)加入中頻感應(yīng)爐， 還原溫度為1350°C，還原時(shí)間為50min，得到高溫銩蒸汽，并與氬氣混合在一起，形成高溫 混合氣，同時(shí)把還原渣連續(xù)排出中頻感應(yīng)爐；
[0208] 步驟3,高溫銩蒸汽的冷凝：
[0209] 將高溫銩蒸汽通過(guò)流動(dòng)氬氣流攜帶出中頻感應(yīng)爐，通過(guò)密封管路直接輸送到銩冷 凝罐，進(jìn)行循環(huán)水冷冷凝得到金屬銩，其回收率99. 7%。
[0210] 實(shí)施例20
[0211] 采用直接熱還原連續(xù)制備金屬銩的方法，具體包括以下步驟：
[0212] 步驟1，配料造球：
[0213] 配料：將Tm203 : Ca按照摩爾比為1 : 3. 6配料；
[0214] 造球：將配料混料均勻，采用輥壓機(jī)在200kg/cm2的壓力下壓制成球狀球團(tuán)；
[0215] 步驟2,球團(tuán)高溫連續(xù)還原：
[0216] 在流動(dòng)的氬氣氣體流氣氛中，氬氣流量為5L/min，將球團(tuán)連續(xù)加入中頻感應(yīng)爐，還 原溫度為1700°C，還原時(shí)間為35min，得到高溫銩蒸汽，并與氬氣混合在一起，形成高溫混 合氣，同時(shí)把還原渣連續(xù)排出中頻感應(yīng)爐；
[0217] 步驟3,高溫銩蒸汽的冷凝：
[0218] 將高溫銩蒸汽通過(guò)流動(dòng)氬氣流攜帶出中頻感應(yīng)爐，通過(guò)密封管路直接輸送到銩冷 凝罐，進(jìn)行循環(huán)水冷冷凝得到金屬銩，其回收率99. 8%。
[0219] 實(shí)施例21
[0220] 采用直接熱還原連續(xù)制備金屬銩的方法，具體包括以下步驟：
[0221] 步驟1，配料造球：
[0222] 配料：將Tm203 : 75Si_Fe合金：CaO按照摩爾比為1 : 2.4 : 1配料；
[0223] 造球：將配料混料均勻，采用輥壓機(jī)在150kg/cm2的壓力下壓制成球狀球團(tuán)；
[0224] 步驟2，球團(tuán)高溫連續(xù)還原：
[0225] 在流動(dòng)的氬氣氣體流氣氛中，氬氣流量為16L/min，將球團(tuán)連續(xù)加入中頻感應(yīng)爐， 還原溫度為1550°C，還原時(shí)間為60min，得到高溫銩蒸汽，并與氬氣混合在一起，形成高溫 混合氣，同時(shí)把還原渣連續(xù)排出中頻感應(yīng)爐；
[0226] 步驟3,高溫銩蒸汽的冷凝：
[0227] 將高溫銩蒸汽通過(guò)流動(dòng)氬氣流攜帶出中頻感應(yīng)爐，通過(guò)密封管路直接輸送到銩冷 凝罐，進(jìn)行循環(huán)水冷冷凝得到金屬銩，其回收率99. 2%。
【權(quán)利要求】
1. 一種直接熱還原連續(xù)制備金屬銩的方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟1，配料造球： 配料：采用如下配料方式（1)?（4)中的一種： (1) 將Tm203 : A1 : CaO按照摩爾比1 : (2?2.4) : (0?3)配料； (2) 將Tm203 : A1 : MgO按照摩爾比1 : (2?2. 4) : 1配料； ⑶將⑴中的A1和CaO或⑵中的A1和MgO,用Ca代替，其中，Ca的用量用A1確 定，1質(zhì)量單位的A1用2. 2倍質(zhì)量單位的Ca代替； (4)將⑴或（2)中的A1，用75Si-Fe合金代替，其中，1質(zhì)量單位的A1用1質(zhì)量單位 的75Si-Fe合金代替； 造球：將配料混料均勻，在100?250kg/cm2壓力下壓制成球團(tuán)； 步驟2,球團(tuán)高溫連續(xù)還原： 在流動(dòng)的惰性氣體或氮?dú)鈿夥罩?，氣體流量為5?20L/min，將球團(tuán)連續(xù)加入高溫還原 爐，還原溫度為1000?1700°C，還原時(shí)間為30?90min，得到高溫銩蒸汽，并與惰性氣體或 氮?dú)饣旌显谝黄?，形成高溫混合氣，同時(shí)把還原渣連續(xù)排出高溫還原爐； 步驟3,高溫金屬銩蒸汽的冷凝： 高溫銩蒸汽通過(guò)流動(dòng)的惰性氣體或氮?dú)鈹y帶出高溫還原爐，通過(guò)密封管路輸送到冷凝 系統(tǒng)進(jìn)行冷凝，得到固體金屬銩。
2. 如權(quán)利要求1所述的直接熱還原連續(xù)制備金屬銩的方法，其特征在于，所述的步驟1 中造球時(shí)用輥壓機(jī)將配料壓制成塊狀或球狀球團(tuán)。
3. 如權(quán)利要求1所述的直接熱還原連續(xù)制備金屬銩的方法，其特征在于，所述的步驟2 中的惰性氣體為純度大于等于99. 95%的高純氬氣。
4. 如權(quán)利要求1所述的直接熱還原連續(xù)制備金屬銩的方法，其特征在于，所述的步驟2 或步驟3中的高溫還原爐為中頻感應(yīng)爐或高溫電阻爐。
5. 如權(quán)利要求1所述的直接熱還原連續(xù)制備金屬銩的方法，其特征在于，所述的步驟3 中的冷凝方法為直接冷凝或霧化冷凝。
6. 如權(quán)利要求5所述的直接熱還原連續(xù)制備金屬銩的方法，其特征在于，所述的直接 冷凝方法為循環(huán)水冷冷凝。
【文檔編號(hào)】C22B59/00GK104152695SQ201410349128
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年7月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月21日
【發(fā)明者】張廷安, 豆志河, 張子木, 劉燕, 呂國(guó)志, 趙秋月, 牛麗萍, 傅大學(xué) 申請(qǐng)人:東北大學(xué)